JP2007205260A - ベーンポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単で、製造コスト低減が可能で、高粘度流体の吸入吐出の際にも良好な効率の実現が可能なベーンポンプを提供する。
【解決手段】側板２，４の間に回転中心Ｃ１の周りに回転可能なロータ８が配置され、ロータ外周面にロータ回転方向に沿って配列された放射方向の溝８Ａが形成され、ここにベーン９が摺動可能に収容される。回転中心Ｃ１から離隔した対称中心Ｃ２を持つカムリング１０の内周面は特定の周方向位置でロータ外周面と接しており、それと反対側の周方向位置を通って吸入口１２から吐出口１４へと連なる流体流路が、ロータ外周面とカムリング内周面と側板内面とにより形成される。側板２の内面にはカムリング内面の周方向カム形状に対応する円形状の環状カム溝３が形成され、ベーン９には環状カム溝３に適合される突起部９１が付設される。側板４及びベーン９の係合関係も同様である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベーンポンプに関するものであり、とくに吸入吐出される流体の粘度が高い場合であっても高い効率での動作が可能なベーンポンプに係るものである。

従来、ベーンポンプとしては、２つの側板の間にこれらと直交する回転軸の周りに回転可能にロータを取付け、該ロータの外周面にロータ回転方向（周方向）に沿って配列された複数の放射方向の溝を形成し、各溝内にベーンを収容し、上記ロータに対しその径方向外方においてベーンの外側端縁と接触する様にカムリングを設け、上記ロータを回転させることにより、互いに隣接する２つのベーンとロータ外面及びカムリング内面（内周カム面）と２つの側板との間で形成される室の大きさを、ロータ回転に伴って変化させ、吸入口から流体を吸入し吐出口から流体を吐出させる様にしてなるものが用いられている。

この様なベーンポンプにおいては、ベーンはロータ回転に伴う遠心力により内周カム面に対し付勢される。しかし、ロータ回転が停止した状態では、ベーンを内周カム面に対し付勢する力は作用しないので、ベーンの外側端縁は内周カム面から離れる。このため、ロータ回転を開始した直後においては流体の漏れが生じ、良好なポンプ作用ができる様になるまでに時間がかかるという問題点があった。これは、ロータ回転を完全に停止した場合のみでなく、ロータ回転速度が低い場合にも生ずる問題である。また、吸入吐出される流体の粘度が高い場合には、ロータ回転速度が高い場合であっても、ベーンをロータ回転に伴う遠心力により内周カム面の方へと移動させる速度が低下するので、ベーンと内周カム面との当接状態が維持できず流体の漏れが生じてポンプ効率が低下することがある。

このような問題点を解決するものとして特開平８−２１９０３２号公報（特許文献１）に提案されているベーンポンプにおいては、次のような構成が採用されている。

すなわち、ケーシング内に駆動回転軸が挿入されており、上記ケーシング内において上記駆動回転軸に該駆動回転軸の方向の中空筒状部を有するロータが取付けられており、該ロータの中空筒状部には上記駆動回転軸の周方向に沿って配列された複数の径方向スリットが形成されており、該スリットのそれぞれにはベーンが径方向に摺動可能な様に介入されている。ここで、上記ロータ中空筒状部の径方向内方には外周カム面をもつ第１カム部材が配置されており、上記ロータ中空筒状部の径方向外方には内周カム面をもつ第２カム部材が配置されている。上記ベーンのそれぞれは、内側端縁が上記第１カム部材の外周カム面と当接可能であり、外側端縁が上記第２カム部材の内周カム面と当接可能である。上記ロータの外周面と上記第２カム部材の内周面とは上記回転軸の周方向に関し特定の位置で接触している。この特定の周方向位置と反対側の周方向位置を通って流体流路が形成されており、該流体流路は上記ロータの外周面と上記第２カム部材の内周面と上記ケーシングの側面とにより形成されている。上記第１カム部材の外周カム面と上記第２カム部材の内周カム面とは対応する形状を有する。
特開平８−２１９０３２号公報

しかるに、以上のような特許文献１に記載されているベーンポンプでは、２つのカム面すなわち内周カム面と外周カム面とを互いに対応した形状に正確に形成しなければならないのでカム面製作にコストがかさみ、更にロータ中空筒状部の径方向内方及び径方向外方の双方にカム部材を要するので構造が複雑であるという難点があった。

本発明は、以上のような技術的課題に鑑みて、構造が簡単で、製造コスト低減が可能で、しかも高粘度流体の吸入吐出の際にも良好な効率の実現が可能なベーンポンプを提供することを目的とするものである。

本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
第１及び第２の側板の間にこれらと直交する回転中心の周りに回転可能なようにロータが配置されており、該ロータの外周面にロータ回転方向に沿って配列された複数の放射方向の溝が形成されており、該溝のそれぞれにベーンが摺動可能に収容されており、前記ロータの径方向外方にカムリングが設けられており、該カムリングは吸入口と吐出口とに接続されており、前記カムリングの内周面は特定の周方向位置で前記ロータの外周面と接しており、前記特定の周方向位置と反対側の周方向位置を通って前記吸入口から前記吐出口へと連なる流体流路が形成されており、該流体流路は前記ロータの外周面と前記カムリングの内周面と前記第１及び第２の側板の内面とにより形成されており、前記ロータを回転させることにより、互いに隣接する２つの前記ベーンと前記ロータの外面と前記カムリングの内面と前記第１及び第２の側板との間で形成される室の大きさを、前記ロータの回転に伴って変化させ、前記吸入口から流体を吸入し前記流体流路を経て前記吐出口から流体を吐出させるベーンポンプであって、
前記第１及び第２の側板の内面にはそれぞれ前記カムリング内面の周方向カム形状に対応する形状の第１及び第２の環状カム溝が形成されており、前記ベーンのそれぞれには前記第１及び第２の環状カム溝に適合された第１及び第２の突起部が付設されていることを特徴とするベーンポンプ、
が提供される。

本発明の一態様においては、前記第１及び第２の突起部はそれぞれベアリングを有しており、該ベアリングが前記第１及び第２の環状カム溝に当接する。本発明の一態様においては、前記カムリング内面の周方向カム形状及び前記環状カム溝の形状は円形である。本発明の一態様においては、前記カムリングの内面と前記第１及び第２の環状カム溝との間隔は前記ベーンの径方向長さと略同一である。

本発明のベーンポンプによれば、第１及び第２の側板の内面にそれぞれカムリング内面の周方向カム形状に対応する形状の第１及び第２の環状カム溝を形成し、ベーンのそれぞれに第１及び第２の環状カム溝に適合された第１及び第２の突起部を付設しているので、構造が簡単で、製造コスト低減が可能で、しかも高粘度流体の吸入吐出の際にも良好な効率の実現が可能となる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図２は本発明によるベーンポンプの一実施形態を示す斜視図であり、図１はその分解斜視図である。図３及び図４はいずれも本実施形態のベーンポンプの断面図であり、図５は本実施形態のベーンポンプのベーンの部分拡大斜視図である。

本実施形態のベーンポンプにおいては、第１の側板２と第２の側板４とが互いに平行に配置されており、これらの側板２，４の間に、これらと直交する回転中心Ｃ１の周りに回転可能な駆動回転軸６が配置されている。駆動回転軸６は、第１の側板２を貫通して延びており、第１及び第２の側板２，４に対してベアリングを介して回転可能なように支持されている。駆動回転軸６には大略円柱形状のロータ８が取付けられており、従って該ロータは駆動回転軸６と一体的に回転中心Ｃ１の周りに回転可能である。駆動回転軸６は、不図示の回転駆動手段例えば電動モータに接続されている。

ロータ８の外周面は回転中心Ｃ１を対称中心とする円筒面上にある。ロータ８の外周面には、ロータ回転方向に沿って等間隔に配列された複数（図では８個）の放射方向の溝８Ａが形成されている。溝８Ａは回転中心Ｃ１に沿って延びている。溝８Ａのそれぞれにベーン９が摺動可能に収容されている。ロータ８の径方向外方であって第１及び第２の側板２，４の間に、カムリング１０が設けられている。カムリング１０の内面は、回転中心Ｃ１から隔てられ且つ回転中心Ｃ１と平行な中心Ｃ２を対称中心とする円筒面上にある。カムリング１０は対称中心Ｃ２に関し互い反対の側にて吸入口１２及び吐出口１４に接続されている。

カムリング１０の内周面は特定の周方向位置（図３に示される最上部位置）でロータ８の外周面と接している。そして、上記特定の周方向位置と反対側の周方向位置（図３に示される最下部位置）を通って、吸入口１２から吐出口１４へと連なる流体流路１６が形成されている。該流体流路１６は、ロータ８の外周面とカムリング１０の内周面と第１及び第２の側板２，４の内面とにより形成されている。流体としては、例えば油が使用される。

上記第１の側板２の内面には、カムリング１０の内面の周方向カム形状（対称中心Ｃ２を中心とする円形状）に対応する形状（円形状）の第１の環状カム溝３が形成されている。同様に、上記第２の側板４の内面には、カムリング１０の内面の周方向カム形状（対称中心Ｃ２を中心とする円形状）に対応する形状（円形状）の第２の環状カム溝５が形成されている。カムリング１０の内面と第１及び第２の環状カム溝３，５との間隔は、対称中心Ｃ２の全周につき、ベーン９の径方向長さと略同一である。

ベーン９のそれぞれには、第１及び第２の環状カム溝３，５に適合された第１及び第２の突起部９１，９２が付設されている。これらの突起部９１，９２は、ベーン９の対称中心Ｃ２に近い側の端縁部にて該対称中心Ｃ２の方向の両端に設けられている。第２の突起部９２は、図５に示されているように、ベーン９の本体部分と一体的に形成された突出部９２ａと、該突出部９２ａに対して対称中心Ｃ２と平行な方向の周りで回転可能に適合されたベアリング９２ｂとからなる。該ベアリング９２ｂは、第２の環状カム溝５の溝側面に当接する。同様に、第１の突起部９１は、ベーン９の本体部分と一体的に形成された突出部と、該突出部に対して対称中心Ｃ２と平行な方向の周りで回転可能に適合されたベアリングとからなる。該ベアリングは、第１の環状カム溝３の溝側面に当接する。

図２及び図４に示されているように、第２の側板４を貫通して通気管２０が接続されている。該通気管２０は、第２の環状カム溝５更には溝８Ａへと空気を供給することで、溝８Ａ内でのベーン９の摺動を円滑に行わせるためのものである。また、第１及び第２の側板２，４には、支持部材２１が取り付けられている。

以下、本実施形態のベーンポンプの動作を説明する。不図示の回転駆動手段により駆動回転軸６を図３中反時計回りに回転させると、ロータ８が回転する。これにより、互いに隣接する２つのベーン９とロータ８の外面とカムリング１０の内面と第１及び第２の側板２，４との間で形成される室の大きさが、ロータ回転に伴って（すなわち、周方向位置に応じて）変化する。流体流路１６を通って、隣接する２つのベーン９により区画された室ごとに、吸入口１２から流体流路１６を経て吐出口１４へと流体が移送せしめられる。かくして、吸入口１２から流体を吸入し流体流路１６を経て吐出口１４から流体を吐出させるポンプ動作がなされる。

本実施形態においては、動作中において、各ベーン９は、第１及び第２の突起部９１，９２と第１及び第２の環状カム溝３，５との係合関係に基づき、各ベーン９の外側端縁がカムリング１０の内面（カム面）に当接せしめられる。この当接は、ロータ８の回転が停止した状態であっても、ロータ回転速度が低い場合であっても、更に吸入吐出される流体の粘度が高い場合であっても、常に維持される。

以上のように、本実施形態のベーンポンプでは、面加工に比べて容易な溝加工により形成でき且つ最も加工容易な円形状の第１及び第２の環状カム溝３，５を用いてベーン９を径方向に強制移動させて径方向位置を制御しているので、構造が簡単であり、製造コスト低減が可能である。しかも、ロータ８の回転速度の如何や流体の粘度の如何に関わらず、流体漏れが少なく、良好なポンプ効率の実現が可能となる。

本発明によるベーンポンプの一実施形態を示す分解斜視図である。 図１のベーンポンプの斜視図である。 図１のベーンポンプの断面図である。 図１のベーンポンプの断面図である。 図１のベーンポンプのベーンの部分拡大斜視図である。

符号の説明

２ 第１の側板
３ 第１の環状カム溝
４ 第２の側板
５ 第２の環状カム溝
６ 駆動回転軸
８ ロータ
８Ａ 溝
９ ベーン
９１ 第１の突起部
９２ 第２の突起部
９２ａ 突出部
９２ｂ ベアリング
１０ カムリング
１２ 吸入口
１４ 吐出口
１６ 流体流路
２０ 通気管
２１ 支持部材
Ｃ１ 回転中心
Ｃ２ 対称中心

Claims (4)

1. 第１及び第２の側板の間にこれらと直交する回転中心の周りに回転可能なようにロータが配置されており、該ロータの外周面にロータ回転方向に沿って配列された複数の放射方向の溝が形成されており、該溝のそれぞれにベーンが摺動可能に収容されており、前記ロータの径方向外方にカムリングが設けられており、該カムリングは吸入口と吐出口とに接続されており、前記カムリングの内周面は特定の周方向位置で前記ロータの外周面と接しており、前記特定の周方向位置と反対側の周方向位置を通って前記吸入口から前記吐出口へと連なる流体流路が形成されており、該流体流路は前記ロータの外周面と前記カムリングの内周面と前記第１及び第２の側板の内面とにより形成されており、前記ロータを回転させることにより、互いに隣接する２つの前記ベーンと前記ロータの外面と前記カムリングの内面と前記第１及び第２の側板との間で形成される室の大きさを、前記ロータの回転に伴って変化させ、前記吸入口から流体を吸入し前記流体流路を経て前記吐出口から流体を吐出させるベーンポンプであって、
   前記第１及び第２の側板の内面にはそれぞれ前記カムリング内面の周方向カム形状に対応する形状の第１及び第２の環状カム溝が形成されており、前記ベーンのそれぞれには前記第１及び第２の環状カム溝に適合された第１及び第２の突起部が付設されていることを特徴とするベーンポンプ。
2. 前記第１及び第２の突起部はそれぞれベアリングを有しており、該ベアリングが前記第１及び第２の環状カム溝に当接することを特徴とする、請求項１に記載のベーンポンプ。
3. 前記カムリング内面の周方向カム形状及び前記環状カム溝の形状は円形であることを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載のベーンポンプ。
4. 前記カムリングの内面と前記第１及び第２の環状カム溝との間隔は前記ベーンの径方向長さと略同一であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のベーンポンプ。

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